EP0989959A1 - Vorrichtung zur elektrochemischen behandlung von wasser oder abwasser durch elektroflokkulation - Google Patents

Vorrichtung zur elektrochemischen behandlung von wasser oder abwasser durch elektroflokkulation

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EP0989959A1
EP0989959A1 EP98929428A EP98929428A EP0989959A1 EP 0989959 A1 EP0989959 A1 EP 0989959A1 EP 98929428 A EP98929428 A EP 98929428A EP 98929428 A EP98929428 A EP 98929428A EP 0989959 A1 EP0989959 A1 EP 0989959A1
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anode
reactor housing
reactor
cathodes
scraping device
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    • C02F2001/46119—Cleaning the electrodes

Definitions

  • the invention relates to the field of electrochemical waste water treatment.
  • the colloidal dirt load of the treated wastewater is precipitated (flocculated) by subjecting it to low-voltage electrolysis. This process is referred to as “electro flotation” or more precisely as “electro flocculation”.
  • a device according to the preamble of claims 1 and 2 is known from DE-A-4416973.
  • This device essentially consists of a reactor housing closed on the top in a lying inclined arrangement with plate or sword-shaped electrode plates standing upright therein and having a width / length ratio of less than one.
  • the waste water is pumped through this reactor in the main direction of the longitudinal axis of the reactor and leaves it via an overflow weir at its upper end face.
  • a gas stream is introduced into the underside of the reactor, which is preferably fed from the exhaust air of the pneumatically operated dirty water circulation pump.
  • the device known from DE-A-4416973 has the following improvements: - comfortable, ie energy-saving insertion and replacement of the electrodes,
  • the invention has for its object to improve a device in the manner mentioned so that with simple means that take up little space within the reactor housing, removal of the solid reaction products formed on the anode can be ensured.
  • the solid reaction products are removed from the anode by mechanical action by means of scraper bars which are supported and guided on a support structure which in turn is supported on at least two electrodes, preferably the cathodes.
  • This has the advantage that the direct positive connection between the electrode packet and the scraping device is retained, even in the case of thermally or mechanically induced displacements between the electrodes and the reactor housing.
  • a targeted feed of a gas stream for example air, in each gap between the electrodes promotes the removal of the detaching from the anode or favored reaction products scraped off by it.
  • Figure 1 is a schematic of the entire water or wastewater treatment device, with the lying-inclined reactor housing arranged in a side view.
  • 2 shows a cross section through the reactor housing perpendicular to its longitudinal axis;
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through the reactor housing along the section axis A-A of Fig. 2 with a side view of the scraping device.
  • Fig. 4 shows a cross section through the support structure of the scraping device according to the section axis B-B of Fig. 2 above the reactor housing according to another embodiment of the present invention.
  • 1 shows the reactor scheme on which the invention is based.
  • 1 is the housing of the horizontally inclined reactor; 22 the overflow weir at the reactor head, via which the dirty water flows through a hood 23 after passing through the reaction zone and from there into the container 24 placed underneath.
  • 25 is the circulating pump operated with compressed air, which feeds the dirty water to be treated via a pipe 26 to the reactor.
  • 27 is the pipeline for introducing the pump exhaust air into the reactor.
  • 2 shows the tubular reactor housing 1, the anode 2 arranged approximately vertically in the reactor axis and the cathode plates 3 arranged next to it. Nuts 5 are welded onto the outer flanks thereof, into which support rods 6 are screwed. Above the reactor housing, the support rods 6 are connected by a traverse 7.
  • a pneumatically driven piston-cylinder unit 8 for the up and down movements of a beam 9 is fastened to this wear scraper bars 12 made of electrically non-conductive material at their lower end.
  • the pendulum rods 10 are pulled against one another by means of tensile force of a prestressing means 13, for example a spring, and the scraper bars 12 are thereby pressed onto the flanks of the anode 2.
  • the prestressing means 13, which applies a tensile force to the pendulum rods 10, is arranged outside the reactor housing 1, which facilitates a change in the tensile force by exchanging or otherwise modifying the tensioning device.
  • the tensioning device is equipped in the form of two torsion springs 18, each of which is arranged in the region of the shaft 14 outside the reactor space on a mandrel 19 and with its lever arms on the pendulum rods 10 issue.
  • the bar 9 moves up and down, the pendulum rods 10 slide on the arms of the torsion springs 28, which can be facilitated by interposing friction-reducing elements (not shown).
  • An advantage of the support of the anode scraping device according to the invention on the cathode sheets, and not on the reactor housing, is the direct positive locking between the electrode pack and scraping device, regardless of thermally or mechanically induced dimensional shifts between the different materials.
  • the oxide sludge detached from the anode surfaces by the upward and downward movements of the scraping device falls onto the reactor base, where due to the inclined position of the reactor it is conveyed to the lower end of the reactor, from where it is discharged from time to time into a collecting container provided below can be.
  • tubular hollow profiles 4 made of electrically non-conductive material are used for fixing the electrode spacing.
  • These hollow profiles have apex bores through which a gas stream, preferably the pump exhaust air, flows back into the reactor, the fluidized bed that is formed thereby promoting the conveying of solids along the reactor bottom.
  • the side next to the Displacement plugs 16 arranged on the outside of the cathode ensure that the dirty water is forced through the electrolysis gap.
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through the reactor.
  • both ends of the cathode sheet located at the front in the viewing direction are cut off along the wavy cutting line, so that the scraper bar 12 of this reactor side is only visible in the cut-off part of this cathode sheet.
  • the reference symbols from FIG. 3 are identical to those from FIG. 2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur elektrochemischen Abwasseraufbereitung durch Elektroflokkulation mit einer Elektrodenanordnung und einer Anoden-Schabvorrichtung, wobei die schwertartig ausgebildete(n) Anode(n) (2) flankiert werden durch in gleicher Weise ausgebildete Kathoden (3), an denen die Tragkonstruktion für die Anoden-Schabvorrichtung abgestützt ist. Der Transport der von der Anodenoberfläche abgeschabten Oxidkrusten zum unteren Reaktorende hin wird durch einen Gas-Strom unterstützt, welcher in den Elektrolysespalt durch Hohlprofile (4) eingeleitet wird, die als Distanzhalter für die Elektroden dienen. Die Anoden können aus mehreren Einzelblechen bestehen, mit Zwischenlagen zur Herabsetzung des Reibungswiderstandes beim Heranziehen einzelner Bleche. Die Flüssigkeits-Abdichtung der Reaktor-Oberseite im Bereich der Schabvorrichtung wird durch einen Stopfen aus elastischem elektrisch nicht leitfähigem Werkstoff bewirkt.

Description

Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von Wasser oder Abwasser durch Elektroflokkulation
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrochemischen Abwasseraufbereitung. Hierbei erfolgt die Ausfällung (Flockung) der kolloidal enthaltenen Schmutzfracht des behandelten Abwassers, indem dieses einer Niedrigspannungs- Elektrolyse unterworfen wird. Dieses Verfahren wird bezeichnet als "Elektroflotation" oder exakter als "Elektro- flokkulation" .
Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 ist aus DE-A-4416973 bekannt. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem auf der Oberseite geschlossenen Reaktorgehäuse in liegend geneigter Anordnung mit darin aufrecht stehenden platten- bzw. schwertförmigen Elektrodenblechen mit einem Breiten- /Längenverhältnis kleiner als eins. Durch diesen Reaktor wird das Schmutzwasser in Hauptrichtung der Reaktor-Längsachse gepumpt und verläßt diesen über ein Überlaufwehr an dessen oberer Stirnseite. Gleichzeitig wird ein Gasstrom in die Unterseite des Reaktors eingeleitet, welcher vorzugsweise aus der Abluft der pneumatisch betriebenen Schmutzwasser-Umwälzpumpe gespeist wird.
Gegenüber anderen bekannten Vorrichtungen zur Elektroflok- kulation weist die aus DE-A-4416973 bekannte Vorrichtung folgende Verbesserungen auf : - bequeme, d.h. kraftsparende Einbringung und Auswechslung der Elektroden,
- bequemer, weil der Schwerkraft folgender Austrag des gebildeten Elektroden-Schlamms durch das untere Ende des Reaktorgehäuses,
- Unterdrückung der Schaumbildung im Reaktor,
- Sicherheit gegen Knallgasexplosionen.
Diese und andere bekannte Vorrichtungen zur Elektroflokkulation weisen den Mangel auf, daß die an den Anoden-Oberflächen gebildeten Metalloxid-Schichten mit geringer elektrischer Leitfähigkeit den Durchgang des elektrischen Stroms erheblich behindern und darüberhinaus durch Brückenbildung zwischen den Elektroden zum Kurzschluß und damit zur Unterbrechung des Elektrolyse-Prozesses führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung in der genannten Art so zu verbessern, daß mit einfachen und innerhalb des Reaktorgehäuses wenig Platz beanspruchenden Mitteln für eine Entfernung der an der Anode gebildeten festen Reaktionsprodukte gesorgt werden kann.
Erfindungsgemäße Lösungen der Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Entfernung der festen Reaktionsprodukte von der Anode durch mechanische Einwirkung mittels Schableisten, die an einer Tragkonstruktion abgestützt und geführt sind, die ihrerseits an mindestens zwei Elektroden, vorzugsweise den Kathoden abgestützt ist. Dies hat den Vorteil, daß der direkte Formschluß zwischen dem Elektrodenpaket und der Schabvorrichtung erhalten bleibt, auch bei thermisch oder mechanisch bedingten Verschiebungen zwischen den Elektroden und dem Reaktorgehäuse . Bei der zweiten erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 2, die unabhängig von, vorzugsweise aber gemeinsam mit der Lösung gemäß Anspruch 1 angewendet werden kann, wird durch gezielte Zuführung eines Gasstroms, z.B. Luft, in jeden Spalt zwischen den Elektroden eine Wegförderung der sich von der Anode ablösenden oder von ihr abgeschabten Reaktionsprodukte begünstigt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert . Es zeigt :
Fig. 1 ein Schema der gesamten Wasser- oder Abwasseraufbereitungsvorrichtung, mit dem liegend-geneigt angeordneten Reaktorgehäuse in Seitenansicht; Fig. 2 einen Querschnitt durch das Reaktorgehäuse senkrecht zu dessen Längsachse; Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Reaktorgehäuse gemäß der Schnittachse A-A von Fig. 2 mit einer Seitenansicht der Schabvorrichtung. Fig. 4 einen Querschnitt durch die Stützkonstruktion der Schabvorrichtung gemäß der Schnittachse B-B von Fig. 2 oberhalb des Reaktorgehäuses gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt das der Erfindung zugrundeliegende Reaktor- Schema. Hierbei ist 1 das Gehäuse des liegend geneigt angeordneten Reaktors; 22 das Überlaufwehr am Reaktorkopf, über welches das Schmutzwasser nach Durchlaufen der Reaktionszone in eine Haube 23 und aus dieser in den darunter gestellten Behälter 24 überströmt. 25 ist die mit Druckluft betriebene Umwälzpumpe, welche das zu behandelnde Schmutz- wasser über eine Rohrleitung 26 dem Reaktor zuführt. 27 ist die Rohrleitung zur Einleitung der Pumpen-Abluft in den Reaktor . Fig. 2 zeigt das rohrförmig ausgebildete Reaktorgehäuse 1, die ungefähr in der Reaktorachse senkrecht angeordnete Anode 2 und die daneben angeordneten Kathodenbleche 3. An deren Außenflanken sind Muttern 5 aufgeschweißt, in welche Tragstangen 6 eingeschraubt sind. Oberhalb des Reaktorge- häuses sind die Tragstangen 6 verbunden durch eine Traverse 7. Auf dieser befestigt ist eine pneumatisch angetriebene Kolben-Zylinder-Einheit 8 für die Auf- und Abwärtsbewegungen eines Balkens 9. An diesem sind mit Gelenken 11 Pendelstangen 10 befestigt, die an ihrem unteren Ende Schableisten 12 aus elektrisch nicht leitfähigem Material tragen. Die Pendelstangen 10 werden mittels Zugkraft eines Vorspannmittels 13, beispielsweise einer Feder, gegeneinander gezogen und dadurch die Schableisten 12 an die Flanken der Anode 2 angedrückt .
Um einen flüssigkeitsdichten Abschluß der Reaktoroberseite zu gewährleisten, befindet sich hier im Bereich der Schabvorrichtung ein Schacht 14 mit eingeschobenem Dichtkissen 15 aus elastomerem Werkstoff, welcher die Tragstangen 6 und die Pendelstangen 10 elastisch dichtend umschließt, wobei als Folge der elastischen Eigenschaften von Dichtkissen 15 die Dichtwirkung erhalten bleibt, auch wenn bei abnehmder Anodendicke die Winkelstellung der Pendelstangen 10 zur senkrechten Mittelebene des Reaktorgehäuses sich im Laufe des Betriebs verändert .
In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das Vorspannmittel 13, das die Pendelstangen 10 mit einer Zugkraft beaufschlagt, außerhalb des Reaktorgehäuses 1 angeordnet, was eine Veränderung der Zugkraft durch Austauschen oder sonstige Modifkation der Spannvorrichtung erleichtert .
Es ist weiter von Vorteil, als Vorspannmittel 13 mindestens eine Torsionsfeder 18 zu verwenden, die im Bereich des das Dichtkissen 15 umschließenden Schachtes 14 angeordnet ist. Dadurch wird der Hebelarm, mit dem die Feder 18 auf die Pendelstangen 10 bzw. auf die Schableisten 12 einwirkt, günstiger.
In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der die Spannvorrichtung in Form von zwei Torsionsfedern 18 ausgestattet ist, die jeweils im Bereich des Schachtes 14 außerhalb des Reaktorraumes an einem Dorn 19 angeordnet sind und mit ihren Hebelarmen an den Pendelstangen 10 anliegen. Bei der Auf- und Ab- bewegung des Balkens 9 gleiten die Pendelstangen 10 an den Armen der Torsionsfedern 28, was durch Zwischenfügung von reibungsmindernden Elementen (nicht dargestellt) erleichtert werden kann.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Abstützung der Anoden- Schabvorrichtung auf den Kathodenblechen, und nicht auf dem Reaktorgehäuse, besteht im direkten Formschluß zwischen Elektrodenpaket und Schabvorrichtung, unabhängig von thermisch oder mechanisch bedingten Maßverschiebungen zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen.
Der durch die Auf- und Abwärtsbewegungen der Schabvorrichtung von den Anodenoberflächen abgelöste Oxidschlamm fällt auf die Reaktor-Sohle, wo er aufgrund der Reaktor- Schräglage zum unteren Reaktorende hin befördert wird, von wo er von Zeit zu Zeit in einem darunter vorgesehenen Auf- fangbehälter abgelassen werden kann.
Die Förderung des Metalloxids im Elektrolysespalt entlang der Reaktor-Sohle wird dadurch begünstigt, daß erfindungsgemäß zwecks Fixierung des Elektrodenabstands rohrförmige Hohlprofile 4 aus elektrisch nicht leitfähigem Material verwendet werden. Diese Hohlprofile weisen Scheitelbohrungen auf, durch welche ein Gasstrom, vorzugsweise die Pumpenabluft in den Reaktor, zurückströmt, wobei die sich dabei ausbildende Wirbelschicht die Feststoff-Förderung entlang der Reaktorsohle begünstigt. Die seitlich neben den Kathoden-Außenflächen angeordneten Verdrängerstopfen 16 gewährleisten die Zwangsführung des Schmutzwassers durch den Elektrolysespalt .
Um das Auswechseln der verbrauchten Anoden zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn diese als Blechpaket mit mindestens 2 nebeneinander liegenden Einzelblechen ausgeführt werden. Zur Herabsetzung des Gleitwiderstands beim Herausziehen einzelner Bleche ist es vorteilhaft, die Berührungsflächen der einzelnen Bleche mit einer das Gleiten fördernden Zwischenlage, beispielsweise Kunststoff-Folien oder einem Lackanstrich zu versehen, wie diese in Fig. 2 unter Be- zugszeichen 17 eingezeichnet ist .
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Reaktor. Hierbei sind zum erleichterten Verständnis beide Enden des in Betrachtungsrichtung vorne befindlichen Kathodenblechs entlang der wellenförmigen Schnittlinie abgeschnitten, so daß die Schableiste 12 dieser Reaktorseite nur im abgeschnittenen Teil dieses Kathodenblechs sichtbar wird. Die Bezugszeichen aus Fig. 3 sind identisch mit denen aus Fig. 2.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur elektrochemischen Aufbereitung von Wasser oder Abwasser durch Elektroflokkulation, mit einem Reaktorgehäuse (1) und darin im wesentlichen senkrecht angeordneten, plattenförmigen Elektroden (3) , die mindestens eine Anode (2), an der sich im Betrieb feste Reaktionsprodukte bukte bilden, und zwei beiderseits der Anode mit Abstand angeordnete Kathoden (3) umfassen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an mindestens zwei Elektroden (2, 3) eine Stützkonstruktion (6, 7) befestigt ist, die eine auf und ab bewegbare Schabvorrichtung zum Reinigen der beiden Oberflächen der Anode (2) trägt.
2. Vorrichtung zur elektrochemischen Aufbereitung von Wasser oder Abwasser durch Elektroflokkulation, mit einem Reaktorgehäuse (1) und darin im wesentlichen senkrecht angeordneten, plattenförmigen Elektroden (3), die mindestens eine Anode (2) , an der sich im Betrieb feste Reaktionsprodukte bilden, und zwei beiderseits der Anode mit Abstand angeordnete Kathoden (3) umfassen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in jedem Spalt zwischen einer Anode (2) und einer Kathode (3) im Bodenbereich des Reaktorgehäuses (1) ein an eine Gaszuführungs- quelle angeschlossenes Gasverteilerrohr (4) mit Gasaustrittsöffnungen angeordnet ist, durch die eine Gaswirbelschicht zur Wegförderung von von der Anode (2) abgelösten festen Reaktionsprodukten erzeugbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gaszuführungsrohre als Hohlprofile (4) angegeben sind, die als Abstandshalter zwischen die Anode (2) und die beiderseits davon angeordneten Kathoden (3) eingesetzt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Reaktorgehäuse (1) mit seiner Längsachse in einem kleinen Winkel gegen die Horizontale geneigt angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anpreßkraft, mit der die Schableisten (12) der Schabvorrichtung (8, 9, 10, 11, 12) anliegen, über ein außerhalb des Reaktorgehäuses (1) angeordnetes Vorspannmittel (13) einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Vorspannmittel (13) elastisch ist und die Schableisten (12) tragende Pendelstangen (10) aus starrem Material gefertigt sind, so daß die kraft, mit der die Schableisten (12) an der Elektrode (2) anliegen, durch das elastische Vorspannmittel
(13) vorgegeben ist und auch bei Veränderung der Dicke des Elektrodenblechs (2) konstant bleibt.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Reaktorgehäuse (1) auf seiner Oberseite im Bereich der Schabvorrichtung (8, 9, 10, 11, 12) durch ein Dichtkissen (15) aus elastischem, elektrisch isolierendem Material flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Vorspannmittel (13) als Torsionsfeder (18) ausgebildet ist, die im Bereich eines das Dichtkissen (15) umschließenden Schachts
(14) des Gehäuses (1) ortsfest angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlprofile (4) fest mit dem Reaktorgehäuse (1) verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das die Anode
(2) aus dem Reaktorgehäuse (1) entnehmbar und austauschbar ist, wobei die Kathoden (3) und die Hohlprofile (4) im Reaktorgehäuse (1) verbleiben.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anode (2) aus einem Paket von mindestens zwei Einzelblechen besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich zwischen den Einzelblechen der Anode (2) eine Gleitschicht (17) befindet, die den Reibungswiderstand zwischen den Einzelblechen beim Einführen oder Herausziehen der einzelnen Bleche in oder aus dem Reaktorgehäuse (1) verringert.
EP98929428A 1997-06-08 1998-06-08 Vorrichtung zur elektrochemischen behandlung von wasser oder abwasser durch elektroflokkulation Withdrawn EP0989959A1 (de)

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DE19724005A DE19724005C1 (de) 1997-06-08 1997-06-08 Elektrodenanordnung und Anoden-Schabvorrichtung zur Elektroflokkulation
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PCT/EP1998/003405 WO1998056720A1 (de) 1997-06-08 1998-06-08 Vorrichtung zur elektrochemischen behandlung von wasser oder abwasser durch elektroflokkulation

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